所有的動物對它們吃下去的食物都做同一件事情——它們把食物分解掉以從中提取能量和原料來滿足自身的生長需求。但是，一種動物的新陳代謝可能與另外一種動物截然不同。比如，一只樹懶產(chǎn)生的能量剛剛夠它吊在樹上，而某些鳥類從食物轉(zhuǎn)化的能量可以支持它們從阿拉斯加飛行到新西蘭。在過去的數(shù)十年中，科學(xué)家們一直想知道我們的新陳代謝相比于其他物種如何。這是個(gè)非常難回答的問題，因?yàn)樾玛惔�謝十分復(fù)雜——你只要翻翻看課本里面的圖表就知道有多復(fù)雜了。一旦我們分解了吃下去的食物，我們產(chǎn)生出成千上萬的小分子，有些會被我們排出體外，而有些則關(guān)乎我們的存亡。
一個(gè)跨國研究組最近進(jìn)行了一項(xiàng)研究，詳細(xì)地比較了人類和其他哺乳動物新陳代謝。他們在《PLOS Biology》雜志上發(fā)表的文章指出，從新陳代謝的角度來看我們的大腦和肌肉很不尋常。并且，這些奇特的新陳代謝特征有可能是人類之所以獨(dú)特的部分原因。
科學(xué)家們剛開始研究新陳代謝的時(shí)候，他們只能用很簡單的方式對其進(jìn)行測量。比如，他們可以估算某只動物一天可以消耗多少卡路里。如果他們真的特別雄心壯志的話，他們可以嘗試對動物體內(nèi)的每種器官的能量消耗進(jìn)行測量。
這些辦法足以揭示關(guān)于新陳代謝的不少驚人事實(shí)。同其他動物相比，我們?nèi)祟愑袀�(gè)十分貪婪的大腦。我們每日攝取能量中的20%被用來供給神經(jīng)元以相互傳遞信號。
10年前，來自馬克斯普朗克進(jìn)化人類學(xué)研究所的菲利浦•卡哈特維奇（Philipp Khaitovich）和他的同事們開始用更細(xì)致的手段研究人類新陳代謝。他們開始列出一張?jiān)敱M的清單，記錄我們分解食物的時(shí)候都產(chǎn)生了哪些分子。
“我們想盡可能多地獲取數(shù)據(jù)，就是想看看會發(fā)生什么�！� 卡哈特維奇博士說。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，科學(xué)家從捐贈者處獲得了大腦、肌肉及腎臟的組織樣本。然后，他們從中提取葡萄糖這樣的代謝化合物并測量它們的濃度。他們總共測量了超過10,000種不同分子的濃度水平。
這些科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)每種組織都有不同的新陳代謝“指紋”，某些分子濃度低而某些分子濃度高。這些顯著的區(qū)別毫不令人意外，因?yàn)槊糠N組織功能的各不相同。比如，肌肉需要燃燒能量來產(chǎn)生機(jī)械力，而腎臟則需要把廢棄物從血液中排出。
科學(xué)家接下來對黑猩猩，猴子和老鼠進(jìn)行了同樣的試驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn)，每個(gè)組織的“代謝指紋”在親緣關(guān)系近的物種里非常相似，而親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的物種里共同點(diǎn)就不那么多了。
但是，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)這種模式的兩個(gè)例外。
第一個(gè)例外是大腦的前部。這個(gè)區(qū)域被稱為前額葉皮層，對如何達(dá)成長期目標(biāo)至關(guān)重要�？ü�特維奇博士的小組發(fā)現(xiàn)人類前額葉皮層的能量消耗方式與其他物種大相徑庭。其他組織的代謝指紋都和別的物種有可比之處，就連大腦的其他區(qū)域，研究者也沒有發(fā)現(xiàn)如此巨大的不同。
這些結(jié)果剛剛好吻合了其他科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)——過去600萬年里人類前額葉皮層發(fā)生了顯著擴(kuò)張。這一擴(kuò)張要對大腦如此之高的額外能量需求負(fù)主要責(zé)任。
演化出巨大的前額葉皮層對我們這個(gè)物種意義深遠(yuǎn)。我們用前額葉皮層來完成很多只有人類可以完成的任務(wù)，比如反思自我，考慮別人會怎樣思考，以及計(jì)劃將來。
但是前額葉皮層并不是人體內(nèi)唯一一個(gè)經(jīng)歷了巨大新陳代謝演化的部分。卡哈特維奇博士和他的同事們發(fā)現(xiàn)人類肌肉的新陳代謝特征甚至有更顯著的不同。
“肌肉的偏差絕對爆表了�！� 卡哈特維奇博士說，“我們完全沒預(yù)料到�！�人類肌肉組織新陳代謝之所以如此奇怪，當(dāng)然也許只是我們現(xiàn)代生活方式的產(chǎn)物，不是我們這個(gè)物種演化過程中發(fā)生了啥變化。我們的高熱量飲食可能改變了肌肉細(xì)胞產(chǎn)生能量的方式。我們久坐的生活方式可能使得我們的肌肉較弱，造成了較小的新陳代謝需求。
為了驗(yàn)證這種可能性，卡哈特維奇博士在人類和四種同我們親緣關(guān)系較近的物種之間進(jìn)行了力量對比。他們發(fā)現(xiàn)黑猩猩和猴子，就它們的體重而言，要遠(yuǎn)比我們強(qiáng)壯，甚至比大學(xué)籃球運(yùn)動員和專業(yè)登山運(yùn)動員都要更強(qiáng)壯得多。
這些科學(xué)家還讓猴子們過上一個(gè)月宅居的生活，然后看它們的肌肉會不會表現(xiàn)出人類新陳代謝的特征，以此來驗(yàn)證他們的猜測。
它們半點(diǎn)兒改變都沒有。
卡哈特維奇博士懷疑我們這種肌肉新陳代謝特征標(biāo)志了我們這個(gè)物種演化上的一個(gè)真正的大轉(zhuǎn)變。
來自蘇伊士大學(xué)的凱倫•伊瑟樂（Karen Isler）和卡爾•凡•柴可（Carel van Schaik）曾經(jīng)提出，人類大腦和肌肉的漸進(jìn)變化是密切相關(guān)的。為了維持一個(gè)大個(gè)兒的大腦，我們的祖先不得不犧牲其他組織，包括肌肉。伊瑟樂博士認(rèn)為這項(xiàng)新研究同他們的假設(shè)剛好吻合�！斑@看起來很令人信服�！彼�說。
哈佛人類演化生物學(xué)教授丹尼爾‧利伯曼（Daniel E. Lieberman）認(rèn)為卡哈特維奇博士的研究“非常酷。”但他并不認(rèn)為這項(xiàng)結(jié)果說明大腦的增長要以力量犧牲為代價(jià)。相反，他認(rèn)為，我們的祖先肌肉之所以有此特征是因?yàn)樗鼈冞m應(yīng)的是一項(xiàng)新運(yùn)動——長途步行和奔跑。
“我們犧牲力量換取耐久。”他說。耐力允許我們的祖先收集更多的食物，用來供養(yǎng)更大的腦。
“或許我們并不是四肢簡單而頭腦發(fā)達(dá)，而恰恰是四肢發(fā)達(dá)頭腦發(fā)達(dá)，只不過是非常不同的一種發(fā)達(dá)�！彼�說。（編輯：Ent）
編譯自NYTimes, Stronger Brains, Weaker Bodies